Embed Size (px)
Citation preview
Công nghệ C.I.P trong nhà máy bia, NGK
ứng dụng công nghệ C.I.P trong nhà máy bia, NGK
Phần 1: Nhà máy Bia
1.1 Các cặn bẩn trong nhà máy bia
Cặn do nguồn nước sử dụng chưa được làm mềm trong quá trình sử dụng đó chính là các cặn muối kết tủa như CaCO3, MgCO3,…
Gỉ sét do bề mặt lim loại tác động với môi trường và một số hóa chất có tính Oxy hóa mạnh trong quy trình công nghệ… đã tạo thành các hydrat của một số oxyt sắt như Fe2O3, FeO…( FexOy).Chất bẩn do cặn đường, tinh bột ( hydratcarbon ) sinh ra từ malt, gạo …Chất bẩn do protein, tamin… các lạo chất bẩn này có thể sinh ra từ malt, gạo, hoa hup lông, men chết... sinh ra các chất bẩn hữu cơ chủ yếu. Đá bia thành phần chủ yếu là canxy oxalat + men chết tích tụ ngày cành nhiều theo thời gian ở các tank lên men, tank chứa men.
Các chất béo, chất dầu mỡ… sinh ra trong quá trình sản xuất bia cũng là một trong những chất bẩn nguy hiểm khó tẩy rửa nhất tuy không nhiều như các chất bẩn khác nhưng nếu không được loại bỏ thì sự ảnh hưởng không tốt của nó tới chất lượng sản phẩm là rất lớn.
1.2 Cơ chế hoạt động của các loại hóa chất dùng trong quá trình CIP nhà máy bia
- Thành phần cơ bản có trong các hóa chất dùng vệ sinh là:
+ Chất hoạt động bề mặt bao gồm các gốc anion, cation,hợp chất không ion…
+ Các hóa chất mang tính kiềm hoặc tính acid.
+ Các thành phần trong hóa chất có tính chất ức chế ăn mòn kim loại.
+ Các thành phần ức chế sự tạo bọt trong quá trình CIP.
+ Các thành phần tạo phức làm mềm và ổn định nguồn nước cấp trong khi CIP.
- Cơ chế hoạt động
+ Các chất hoạt động bề mặt có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của chất bẩn nhờ đó bề mặt chất bẩn dể bị thấm nước hơn nên quá trình tẩy rửa sẽ hiệu quả hơn.
+ Các chất mang tính kiềm hoặc acid được sử dụng nhiều vì thực tế cho thấy trong môi trường PH từ 4 – 7 thì khả năng phân hủy của các protein là rất thấp chính vì
vậy việc thay đổi môi trường PH trong quá trình CIP để đạt hiệu quả tối ưu nhất là sử dụng các hóa chất mang tính kiềm hoặc PH là phương pháp ưu việt nhất.
+ Các thành phần ức chế khác sẽ làm cho khả năng hoạt hóa của hóa chất không bị giảm hoặc mất đi trong quá trình CIP, các thành phần ức chế để bảo vệ thiết bị … là các thành phần không thể thiếu khi CIP để tăng hiệu quả làm việc và bảo vệ thiết bị.
Phần 2: Công nghệ CIP trong nhà máy bia
2.1 Phân loại tính chất
Do tác động khác nhau của từng loại hóa chất đối với từng loại chất bẩn cũng khác nhau nên lựa chọn loại hóa chất nào, trong trường hợp nào để mang lại hiệu quả cao nhất trong quá trình CIP là điều hết sức quan trọng. Ở bảng sau sẽ chỉ ra phần tương đối khả năng của các hóa chất làm việc hiệu quả nhất đối với các chất bẩn.
Bảng 1: Phân loại tính chất hóa học của chất bẩn
Tính chất Kiềm Acid Oxy hóa Bề mặt Tạo phức
Protein x x
Muối khoáng x
Carbon hydrat
x x
Chất béo, dầu mỡ
x x
Chú ý: ( x ) thể hiện khả năng làm việc tốt nhất của các hóa chất trong từng trường hợp, tuy nhiên do thành phần chất bẩn đa dạng nên các hóa chất dùng trong quá trình CIP có nhiều thành phần và tính chất khác nhau sẽ làm tăng hiệu quả của quá trình CIP rút ngắn được thời gian và tiết kiệm được nguyên liệu.2.2 Hóa chất dùng trong hệ CIP
* Acid Trimeta HC
+ Tính chất sản phẩm: Là hóa chất tẩy rửa, vệ sinh có tính acid, sử dụng trong quy trình vệ sinh cho các tank lên men và tank chứa bia trong điều kiện vẫn còn CO2 ( không cần bơm đuổi CO2 trước khi vệ sinh).
- Phù hợp tẩy rửa trong các nghành thực phẩm.
- Hóa chất vệ sinh dạng lỏng, có tính acid, sử dụng cho vệ sinh các tank lên men và các tank bảo quản bia.- Thích hợp cho hệ thống CIP và trong môi trường có CO2
- Dễ xác định nồng độ theo phương pháp phân tích phong thí nghiệm hoặc theo độ dẫn điện.
- Phù hợp sử dụng cho các loại vật liệu khác nhau , không ăn mòn vật liệu.
- Có thể sử dụng kết hợp với cả dung dịch khử trùng như Oxonia Active để rút ngắn thời gian vệ sinh và khử trùng trong cùng một bước tẩy rửa.
- An toàn cho thiết bị, môi trường và người sử dụng.
- Có tính năng chống khuẩn men dại phát triển trong bản thân bồn CIP chứa dung địch do đó có thể dự trử dung dịch Trimeta HC trong bồn CIP trong thời gian dài mà không bị nhiễm khuẫn.
+ Sử dụng: Trimeta HC được sử dụng trong quy trình tẩy rửa một pha acid cho các tank lên men, tank bảo quản bia không phải tiến hành đuổi CO2 trước khi vệ sinh. Dung dịch vệ sinh sẽ được thu hồi về bồn CIP, nồng độ được kiểm soát thông qua độ dẫn điện (mS/cm).
Bảng 2: Độ điện dẫn tương ứng nồng độ của Acid trimeta HC
Nồng độ Trimeta HC Độ dẫn điện tương ứng
1.0% 6.87mS/cm
1.5% 8.9mS/cm
2.0% 10.6mS/cm
3.0% 13.8mS/cm
- Thời gian lưu dung dịch Trimeta trong bồn CIP sau khoảng 5 đến 10 lần CIP nên thay mới dung dịch do dung dịch có thể bị nhiễm bẩn từ các lần CIP và thu hồi trước đó.
* Oxonia Active
+ Tính chất sản phẩm:Là chất khử trùng trên căn bản là acid peracetic sử dụng cuối cùng trong các công đoạn vệ sinh thiết bị trong nghành chế biến thực phẩm.
- Dạng lỏng dể xác định nồng độ theo phương pháp phòng thí nghiệm hoặc dùng giấy thử Merkoquant 0-50 ppm để kiểm tra nhanh nồng độ peracetic acid và bổ sung cho đủ nồng độ trong quá trình sử dụng.
- Có khả năng khử trùng cao, diệt khuẩn rộng ngay cả trong điều kiện nhiệt độ thấp, khoảng pH hoạt động rộng, không tạo bọt, không nhất thiết phải tráng rửa lại thiết bị sau khi thanh trùng.
- Thích hợp cho hệ thống CIP, không ăn mòn vật liệu.
- An toàn cho thiết bị, môi trường và người sử dụng.
- Oxonia Active được xem như chất phụ gia thứ cấp trong thực phẩm.
+ Sử dụng: Có thể sử dụng theo hình thức không thu hồi, dùng một lần xả bỏ hoặc tận dụng cho công tác vệ sinh các thiết bị khác theo hình thức thu hồi, bổ sung nồng độ xà tái sử dụng.
- Nồng độ sử dụng theo hình thức dùng một lần rồi bỏ là : 0.2%
- Nồng độ sử dụng theo hình thức thu hồi là: 0.4÷-0.5%.
- Nhiệt độ sử dụng tốt nhất là ở nhiệt độ thường. tuy nhiên trong một vài trường hợp có thể gia nhiệt nhưng không quá 450C.
- không cần thiết phải tráng rửa lại sau khi khử trùng.
- Nồng độ Oxonia trong bồn CIP phải luôn được duy trì ở mức 0.4÷-0.5% để đảm bảo độ hiệu dụng luôn đạt 0.2% ở tất cả các khu vực của chu trình CIP.
- Sau mỗi lần CIP cần kiểm tra nồng độ hao hụt để bổ sung để đảm bảo hiệu quả cao nhất trong quá trình CIP tiếp theo.
* Caustic 32%:
+ Tính chất của sản phẩm
- Dạng lỏng, dễ xác định nồng độ theo phương pháp phòng thí nghiệm.
- Dể dàng pha, bổ sung nồng độ theo yêu cầu của hệ CIP.
- Phù hợp sử dụng cho các loại vật liệu khác nhau , không ăn mòn vật liệu.
- An toàn cho thiết bị, môi trường và người sử dụng.
- Có tính năng chống khuẩn men dại phát triển trong bản thân bồn CIP chứa dung địch do đó có thể dự trữ dung dịch soude trong bồn CIP trong thời gian dài mà không bị nhiễm khuẩn.
- Khả năng tẩy rửa cao nhất là trong điều kiện nhiệt độ cao và trong cùng nồng độ thì khả năng tẩy rửa càng lớn hơn, khả năng này được hiển thị qua chỉ số mS.
- Khoảng PH hoạt động rộng.
+Sử dụng: Cần phải tiến hành đuổi hết CO2 trước khi vệ sinh. Dung dịch vệ sinh sẽ được thu hồi về bồn CIP, nồng độ được kiểm soát thông qua độ dẫn điện (mS/cm).
Bảng 3: Độ điện dẫn tương ứng nồng độ của Caustic
Nồng độ Soude Độ dẫn điện tương ứng
1.0% 40ms/cm
1.5% 70ms/cm
2.0% 90ms/cm
3.0% 130ms/cm
- Sau mỗi lần CIP cần kiểm tra nồng độ hao hụt để bổ sung để đảm bảo hiệu quả cao nhất trong quá trình CIP tiếp theo.
- Thời gian lưu dung dịch Soude trong bồn CIP sau khoảng 5 đến 10 lần CIP nên thay mới dung dịch do dung dịch cũ có thể bị nhiễm bẩn từ các lần CIP và thu hồi trước đó.
Khi sử dụng xút để tẩy rửa cần lưu ý: xút sẽ bị trung hòa bởi lượng CO2 còn lại trong các tank do đó trong quá trình CIP xút sẽ tác dụng với CO2 theo phương trình phản ứng sau:
NaOH + CO2 --> Na2CO3 + NaHCO3 +H2O
Phản ứng này xảy ra rất mạnh do trong tank có chứa một lượng rất lớn CO2 và đặc biệt tính chất cơ bản của quá trình CIP này là dùng áp lực của quả cầu phun mưa dẫn đến bề mặt tiếp xúc của NaOH và CO2 được tank lên đáng kể, trong một thời gian rất ngắn thì hoạt tính của xút sẽ bị giảm mạnh đến mức hầu như không còn tác dụng nhiều trong quá trình CIP do nồng độ xút bị giảm mạnh, không những thế mà quá trình này còn gây ra hiện tượng móp tank do lượng CO2 cũng bị giảm mạnh làm áp suất trong tank giảm xuống gây hiện tượng chênh lệch áp suất với môi trường sẽ làm hỏng thiết bị chính vì vậy điều cơ bản nhất đối với quá trình CIP dùng xút là phải đuổi hết CO2 trong tank trước khi CIP và đồng thời phải bổ sung thêm nồng độ xút trong qúa trình tuần hoàn dựa trên dấu hiệu giảm dần của nồng độ ms để đảm bảo quá trình CIP được đảm bảo và hiệu quả cao nhất.
2.3 Công nghệ CIP trong nhà máy bia
Vệ sinh CIP bao gồm hai công đoạn làm sạch và khử trùng, hai công đoạn không thể thiếu trong quy trình công nghệ CIP. Nếu như thiết bị chỉ được làm sạch mà không khử trùng thì các vi khuẩn vẫn tồn tại và sẽ tiếp tục phát triển nhanh chóng trong thời gian ngắn, các vi khuẩn này sẽ đi vào sản phẩm trong quá trình lên men và một số công đoạn khác đi vào sản phẩm làm biến đổi sản phẩm ngược lại nếu chỉ khử trùng mà không làm sạch thì hoàn toàn không có ý nghĩa vì các vi khuẩn
chỉ bị giết trên bề mặt của cặn bẩn trong khi đó vẫn còn một số lượng khổng lồ vi khuẩn tồn tại dưới bề mặt chất bẩn sẽ phát triển trở lại nhanh chóng.
Trong nhà máy Bia, quá trình CIP được phân làm hai loại: CIP lạnh và CIP nóng.
- CIP lạnh: Nước thường --> Caustic lạnh -->Nước thường-->Acid lạnh --> Nước thường -->Oxonia.
- CIP nóng: Nước nóng -->Caustic nóng -->Nước nóng --> Nước thường --> Acid thường --> Nước thường --> Nước nóng.
Bước Oxonia ở công nghệ CIP lạnh chỉ chạy đối với công nghệ CIP máy giải nhiệt dịch nhà nấu, hệ thống tank lên men, chứa men, thành phẩm và đường ống thu hồi men. Ở công nghệ CIP nóng không dùng hóa chất Oxonia. Cũng tùy vào từng đối tượng mà có một số các bước công nghệ trên bị giảm bớt cho phù hợp thực tế.
Ví dụ hệ thống tank lên men: Mỗi tank lên men có 3 chương trình CIP:
- Chương trình C.I.P 1: CIP sử dụng Acid + Chất khử trùng
- Chương trình C.I.P 2: CIP sử dụng Caustic + Chất khử trùng
- Chương trình C.I.P 3: CIP sử dụng Caustic + Acid + Chất khử trùng
- Chương trình vệ sinh tank lên men bằng Caustic + Acid + Oxonia
- Chương trình vệ sinh CIP định kỳ của tank lên men gồm 18 bước được lập như công thức (recipe) ở trên.
Thứ tự là: 1- start. 2- CIP tank… 3- cold water drain. 4- caustic pulse. 5- caustic circulation. 6- water pluse caustic. 7- water caustic. 8- cold water drain. 9- acid pulse. 10- acid circulation. 11- water pluse acid. 12- water acid. 13- cold water drain. 14- fresh water. 15- oxonia pulse. 16- oxonia circulation. 17- cip end 18- end.
Phần 3: Kết luận
Hiện nay tại Việt Nam có khoảng 100 nhà máy bia lớn nhỏ của nhà nước và tư nhân chưa kể đến các phân xưởng sản với quy mô nhỏ như bia nhà hàng, bia gia đình. Nhưng trong số 100 nhà máy này ngoài một số nhà máy thuộc tổng công ty bia rượu nước giải khát Sài Gòn (SABECO) và tổng công ty bia rượu nước giải khát Hà Nội (HABECO) có mức độ tự động hóa sản xuất tương đối cao còn các nhà máy của địa phương trực thuộc các tỉnh đều ở mức độ tự động hóa thấp. Nên
việc vệ sinh công nghiệp không được chú trọng nhiều, tất cả hầu như đều được làm thủ công mà không qua thiết bị giám sát hay điều khiển tiên tiến trên thế giới.
Các chương trình CIP tự động hoàn toàn trong một nhà máy bia:
1. CIP máy nghiền malt ướt - Variomill, Powermill, Starmill, ...
CIP nồi cháo(nồi gạo)
CIP nồi đường hóa (nồi malt)
CIP nồi lọc bã (Lauter Tun)
CIP thùng trung gian (Holding Vessel)
CIP nồi sôi hoa (Wortkettle)
CIP nồi (thùng) lắng xoáy – Whirlpool
CIP máy lạnh nhanh dịch đường và đường ống cấp dịch
CIP đường ống nhà nấu từ nồi gạo - nồi malt - nồi lọc - nồi trung gian
CIP đường ống nồi trung gian - nồi sôi hoa - nồi lắng xoáy
CIP tank chứa nước nóng, nước lạnh, nước thường.
CIP đường ống cấp men giống
CIP đường ống bia đi lọc
CIP đường ống bia đi chiết
CIP đường ống thu hồi men
CIP tank chứa men giống
CIP tank lên men
CIP tank chứa bia thành phẩm sau lọc
CIP hệ lọc ống
CIP hệ lọc đĩa
CIP máy chiết
Và có thể có các chương trình CIP khác tùy thuộc vào đặc điểm riêng của nhà máy bia đó
(Theo LV Ths.NguyenTrongHuy)
